页岩气老井重复压裂时机优化方法

基于多孔介质弹性理论、嵌入式离散裂缝模型及有限体积法,考虑页岩气微观渗流机制,建立适用于裂缝性页岩气储集层的渗流-地质力学全耦合模型,并提出了重复压裂时机优化方法,采用四川盆地涪陵页岩气井资料分析了重复压裂时机的影响因素。研究表明：受地层压力衰竭影响,最大水平主应力反转面积占总面积的百分比随时间的延长先增加后减小,且距人工裂缝越近的区域,应力反转面积百分比曲线出现峰值的时间越短,最终归零（恢复到初始状态）的时间也越短。重复压裂的最佳时间受基质渗透率、初始应力差、天然裂缝逼近角的影响：基质渗透率、初始应力差越大,应力反转面积百分比曲线出现峰值、恢复到初始状态的时间越短,采取重复压裂措施的时机越早。天然裂缝逼近角越大,裂缝附近越难发生应力反转、重复压裂最佳时间越早,人工裂缝末端以远区域越易发生应力反转、重复压裂最佳时间越晚。对于基质渗透率很小的储集层,其单井产能递减快,为保证经济性,可采取关井或注气补能等措施恢复应力,提前实施重复压裂。     

应力差异条件下水力压裂缝高增长实验与数值模拟结果的对比

对比了实验的缝高、缝长、缝宽、缝内压力数据与拟3D水力压裂模型预测结果,适用于裂缝在对称高应力隔层束缚下的低应力产层中的延伸。实验原理基于在两块岩石接触面上的应力呈阶梯状变化,这两块岩石表面均涂有透明的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。裂缝沿着接触面延伸,分析裂缝增长图片上光的强度来测量裂缝的几何参数和全开裂缝的宽度。裂缝增长的外廓高度是产层高度的1．7倍,半长是产层高度的3倍。裂缝在整体外部形态、缝高增长和注入压力方面,拟3D水力压裂模型预测结果与实验数据较好地吻合。这些数据很有代表性,其余数值模型可以参照这些测量数据。     

页岩储层中水力裂缝穿过天然裂缝的判定准则

为了准确预测页岩储层水力压裂过程中水力裂缝是否会穿过天然裂缝及其穿出方向,基于最大周向应力理论,建立了沿任意方位延伸的水力裂缝穿过天然裂缝的判定准则,给出了水力裂缝穿过天然裂缝时穿出角度的计算方法。将该准则与实验结果进行对比,吻合度较高。现有的判定准则只能判断沿水平最大主应力方向延伸的水力裂缝能否穿过天然裂缝,新的判定准则在现有准则的基础上对其拓展,使之更加适用于页岩储层。研究结果表明：在高水平主应力差、高水平主应力比值、高逼近角和高天然裂缝壁面摩擦系数的条件下,水力裂缝更易穿过天然裂缝;水平主应力差是主控因素且有一个临界值,大于该值时,水力裂缝才可能穿过天然裂缝,反之在任何条件下水力裂缝均无法穿过天然裂缝。同时还认识到,在低逼近角、高水平主应力差情况下,水力裂缝也有可能穿过天然裂缝。     

压裂液强制返排中支撑剂回流理论及应用研究

对于低渗致密储层,压裂施工结束后常采用压裂液强制返排技术,支撑剂是否回流是该技术成功与否关键性的评价标准.针对目前支撑剂回流机理研究的局限性,详细分析了支撑剂运移回流的物理过程,通过对注入的最后一段支撑剂中的单颗粒支撑剂的受力分析,建立了支撑剂回流的运动模型和起动模型.计算结果表明:注入的最后一段支撑剂在停泵后瞬间就在裂缝口停下来,支撑剂是否发生回流主要取决于返排的压裂液是否有足够的速度将支撑剂起动;在强制返排的过程中,先用小油嘴放喷返排,然后换用较大油嘴,既能及时把压裂液排出地层,又能较好地防止支撑剂回流.为定量选择放喷油嘴直径提供理论依据,优化返排工艺.     

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碳酸盐岩气藏不仅容易产生裂缝，而且溶洞也发育得非常普遍。裂缝－溶洞型气藏的流体滤失与普通均质气藏的滤失存在明显的差异，均质气藏滤失主要由基质和流体性能参数确定，而缝洞型气藏滤失受裂缝和溶洞控制。现有的滤失计算模型是针对均质储层而建立的，不能用于缝洞型气藏压裂液的滤失计算。文章基于缝洞型储层的滤失特征，提出了由两类连通性差的孔隙介质和连通性好的裂缝介质组成的三重介质物理模型来描述缝洞型气藏压裂液滤失，建立了一套新的计算缝洞型气藏压裂液滤失的数学模型，给出了模型的解析解，并进行了示例计算。文章的建模思路与模型解法可推广应用于解决多重介质的滤失及渗流问题。